IoT қуат модулі: Күн зарядының контроллеріне IoT қуатын өлшеу мүмкіндігін қосу: 19 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Бәріңе сәлем, бәрің кереметсіңдер деп сенемін! Бұл нұсқаулықта мен қорғасын қышқылының аккумуляторлық батареясын зарядтау үшін менің күн зарядының контроллері қолданатын күн батареяларымның энергиясын есептейтін IoT қуатын өлшеу модулін қалай жасағанымды көрсетемін. Бұл модуль күн батареялары мен заряд реттегішінің арасында жүреді және Интернет арқылы телефондағы параметрлер туралы барлық қажетті мәліметтерді береді. IoT платформасы үшін мен Blynk -ты қолдандым, оны пайдалану өте оңай және сіздің жобаңызға сәйкес оңай реттеуге болады. Қолданыстағы заряд реттегішінің шектелуі тек зарядтау кернеуін берді, сондықтан қуат мөлшерін анықтау мүмкін болмады. Бұл жобада мен қуат модуліне кернеу мен ток өлшеу функцияларын қостым, ол қуатты (ваттпен) есептеуге және осылайша жиналған энергияны есептеуге болады. Бұл қуат модулін басқа тұрақты ток қуатын өлшеу қосымшаларында оңай қолдануға болады. Бұл өте ұзақ нұсқаулық болады, сондықтан бастайық!

Жабдықтар

1. Arduino Pro Mini / Nano немесе оған балама
2. LM2596 сомдық түрлендіргіш модулі
3. 7805 кернеу реттегіші
4. AMS1117 3.3V реттегіші
5. ESP8266-01 WiFi модулі
6. OLED дисплейі
7. LM358 қос OP-Amp
8. 100K, 10K, 2.2k және 1K резисторлары (1/4 ватт)
9. 0,1uF керамикалық диск конденсаторлары
10. 22uF электролиттік конденсатор
11. Бұрандалы терминалдар
12. Әйел мен еркек жолағы
13. ON-OFF қосқышы
14. Керемет тақта немесе верборд
15. Дәнекерлеу жабдықтары

1 -қадам: барлық бөліктерді жинау және макетті аяқтау

Біз барлық қажетті компоненттерді жинап алғаннан кейін, сымдар қарапайым болып, барлық компоненттер бір -біріне жақын орналасуы үшін тақтаның орналасуын және әр түрлі компоненттерді орналастыруды мұқият шешкеніміз маңызды. Arduino, buck түрлендіргішін, WiFi модулін және Oled дисплейін бекіту үшін мен модульдерді тікелей дәнекерлеудің орнына әйел тақырыптарын қолданамын, осылайша мен компоненттерді басқа жобаға қолдана аламын, бірақ егер сіз жоспарласаңыз, модульдерді тікелей дәнекерлей аласыз. оны тұрақты ету үшін.

2 -қадам: бұрандалы терминалдарды қосу

Ең алдымен, біз күн батареяларын кіріс ретінде, ал заряд контроллерін қуат модуліне қосу үшін қолданылатын бұрандалы терминалдарды дәнекерлейміз. Бұрандалы терминалдар қажет болған жағдайда құрылғыларды қосудың немесе алып тастаудың оңай әдісін ұсынады.

3 -қадам: резисторлық кернеуді бөлу желісін қосу

Кіріс кернеуін сезіну үшін кернеуді бөлетін желі қолданылады. Қолдану үшін менде 10K және 1K резисторы бар резисторлық желі құрылды, мен Arduino микроконтроллеріне кіріс ретінде берілетін 1К резистордағы кернеудің төмендеуін өлшеймін. Мен кернеудің кенеттен ауытқуын тегістеу үшін 1К резистор арқылы 0,1uF конденсатор қостым.

4 -қадам: Ағымдағы сезу үшін шунт резисторын қосу

Маневрлік резистор - жүктеменің сериясындағы өте аз мәндегі резистор (әдетте миллиОм ретімен), ол өте аз кернеудің төмендеуін тудырады, оны операциялық күшейткіш көмегімен күшейтуге болады, содан кейін шығуды arduino -ға өлшеу үшін беруге болады. Токты өлшеу үшін мен маневрлік резисторды қолданамын (оның мәні шамамен 10 миллиметр. Мен мұны болат сыммен жасадым және оны катушка үлгісін жасау үшін бүктедім) тізбектің төменгі жағында, яғни, жүктеме мен жердің арасында. Осылайша кернеудің шамалы төмендеуін жерге қатысты өлшеуге болады.

5 -қадам: OpAmp күшейткіш схемасын қосу

Мұнда қолданылатын күшейткіш LM358-қос Op-Amp чипі. Біз инверттелмейтін күшейткіш ретінде тек бір Op-Amp қолданамыз. Реверсивті емес күшейткіштің кірісін суретте көрсетілгендей R1 және R2 резисторлық желілерінің көмегімен орнатуға болады. Өтініш үшін мен R1 -ді 100K және R2 -ді 2.2К ретінде таңдадым, бұл маған шамамен 46 пайда береді. Резистор мен OpAmp мінсіз емес, сондықтан жақсы көрсеткіштерді алу үшін arduino бағдарламасында кейбір түзетулер енгізу қажет (біз талқылайтын боламыз) бұл келесі қадамдарда).

Мен сондай -ақ arduino үшін ваттметрді қалай жасау туралы жоба жасадым, мен мұнда толығырақ түсініктерді талқыладым. Сіз жобаны мына жерден тексере аласыз:

6 -қадам: Қуат көзі

Arduino, OpAmp, OLED және WiFi модульдерін қуатпен қамтамасыз ету үшін мен кіріс кернеуін шамамен 7 вольтке дейін төмендету үшін LM2596 сомдық түрлендіргіш модулін қолданамын. Содан кейін мен 7805 кернеу реттегішін қолданып, 7 вольтты Arduino мен OLED үшін 5 вольтқа түрлендіремін және WiFi модуліне қажетті 3.3В генерациялайтын AMS1117 реттегішін қолданамын. Неліктен сіз қуат көзіне соншалықты көп сұрайсыз? Күн батареясын 5 вольтты реттегішке тікелей қосуға болмайды және оның тиімді жұмыс істеуін күтуге болмайды (себебі ол сызықтық реттегіш). Сондай-ақ, күн батареясының номиналды кернеуі шамамен 18-20 вольтты құрайды, бұл сызықтық реттегіш үшін тым жоғары болуы мүмкін және сіздің электроникаңызды тез арада қуыруы мүмкін! Сондықтан тиімді конвертер болған дұрыс

7 -қадам: Бак түрлендіргіші мен реттеушіні бекіту

Алдымен, мен конвертердің түйреуіштері сәйкес келетін орындарды белгіледім. Содан кейін мен әйелдердің үстіңгі бөліктерін дәнекерледім, ал ерлердің үстіңгі бөліктерін конвертерге дәнекерледім (қажет болған жағдайда модульді оңай алып тастау үшін). 5В реттегіш бак конвертер модулінің астына түседі және басқару тақтасына 5В тегіс беру үшін конвертердің шығысына қосылады.

8 -қадам: қосқышты қосу

Мен қуат модулін ҚОСУ немесе ӨШІРУ қажет болса, мен конвертер мен күн батареясының кірістері арасында қосқышты қостым. Егер өшірілсе, қуат әлі де жүктемеге жеткізіледі (менің жағдайда заряд реттегіші), тек өлшеу мен IoT функциялары жұмыс істемейді. Жоғарыдағы суретте осы уақытқа дейін дәнекерлеу процесі көрсетілген.

9 -қадам: Arduino үшін тақырыптарды қосу және 3.3v реттегішті бекіту

Енді мен әйел тақырыптарын Arduino pro mini өлшеміне сәйкес кесіп, дәнекерледім. Мен AMS1117 реттегішін Arduino қуат көзінің Vcc пен Gnd арасында тікелей дәнекерледім (Arduino 7805 реттегіштен 5В алады, ол өз кезегінде WiFi модуліне қажет 3.3v үшін AMS1117 жеткізеді). Мен компоненттерді минималды сымдарды қолдануға болатындай етіп стратегиялық орналастырдым және бөлшектерді дәнекерлеу іздері арқылы қосуға болады.

10 -қадам: WiFi модуліне тақырыптарды қосу

Мен әйелдер модульдерін WiFi модуліне Arduino pro mini сәйкес келетін жерге жапсырдым.

11 -қадам: WiFi модулінің компоненттерін қосу

ESP8266 модулі 5 вольтте емес, 3,3 вольтте жұмыс істейді (5 вольтты қолдану арқылы мен модуль өте ыстық болады және ұзақ уақыт қолданылған жағдайда зақымдалуы мүмкін). Arduino мен WiFi модулі модульдің Tx және Rx түйреуіштерін пайдаланатын сериялық байланыс арқылы байланысады. Біз arduino IDE бағдарламалық жасақтамалық кітапханасын қолдана отырып, кез келген 2 цифрлық түйреуішті реттей аламыз. Модульдің Rx түйрегіші Arduino Tx -ке өтеді және керісінше. ESP Rx пині 3.3V логикасында жұмыс істейді, сондықтан біз Arduino 5V логикалық деңгейін шамамен 3.6В дейін төмендету үшін 2.2K және 1K кернеу бөлгіш желісін қолданамыз (бұл әлі де қолайлы). Біз ESP Tx -ті arduino Rx -ке тікелей қосамыз, өйткені arduino 3.3v үйлесімді.

12 -қадам: OLED дисплейін қосу

OLED дисплейін қосу үшін бізге 4 қосылым қажет, екеуі қуат көзі үшін және Arduino A4 және A5 түйреуіштері болып табылатын Arduino -мен I2C байланыс протоколы үшін 2. Мен I2C түйреуіштерін қосу және қуат қосылымдарын тікелей дәнекерлеу үшін ерлердің үстіңгі бөлігімен бірге шағын секіргіш сымды қолданамын.

13 -қадам: Модульдік тақтаға соңғы қарау

Барлық дәнекерлеу процесін аяқтағаннан кейін тақта осылай көрінеді! Ия, мен соңында кейбір сымдарды қолдануға тура келді, бірақ мен нәтижеге қанағаттандым. Қызықты бөлігі - тақта толығымен модульді және қажет болған жағдайда барлық негізгі компоненттерді оңай алып тастауға немесе ауыстыруға болады.

14 -қадам: Барлығын біріктіру

Бәрі орнында болғанда толық модуль осылай көрінеді!

Енді бағдарламалық қамтамасыз ету бөлігіне көшейік …

15 -қадам: FTDI тақтасының көмегімен бағдарламалау

Бұл модульді программалау үшін мен Arduino Pro Mini бағдарламалауға ыңғайлы FTDI тақтасын қолданамын. Оның түйреуіш картасы өте жақсы реттелген, сондықтан сізге секіргіштерді қолдануға болмайды.

16 -қадам: Схемалық диаграмма

Бұл IoT қуат өлшегіш модулінің толық схемасы. Мен бұл схеманы Eagle CAD -да жасадым. Схемалық файлдарды өз ойларыңызға сәйкес жүктеп алып, өзгерте аласыз:)

17 -қадам: нәтиже

Мен қуат модулін күн панелі мен зарядтау контроллері арасында жалғау арқылы орнатуды аяқтадым және оны қосқаннан кейін ол менің WiFi маршрутизаторыма қосылады және деректер смартфондағы Blynk қосымшасында үнемі жарияланып отырады. Бұл қай жерде болсам да, Интернет байланысы болғанша, зарядтау параметрлері туралы нақты уақытты береді! Жобаның жақсы жұмыс істегенін көру өте жақсы:)

Эксперименттік мақсатта мен 50 Вт күн панелін және 12В 18AH қорғасын қышқылды аккумуляторын пайдаланып қондырғыны сынап көрдім.

18 -қадам: Arduino коды

Міне, мен өз жобамда қолданған Arduino толық коды.

Бұл жобаның дұрыс жұмыс істеуі үшін сізге қажет бірнеше кітапханалар бар:

Блинк шебер кітапханасы

Adafruit_GFX кітапханасы

Adafruit_SSD1306 кітапханасы

Бұл жоба пайдалы болды деп сенемін. Менің жобаларымды қоғамдастықпен бөлісу арқылы қолдау көрсетуді қарастырыңыз:)

Сіз бұл жобаға қатысты кез келген кері байланыс немесе сұрауларға пікір білдіре аласыз. Бүгінгі күніңіз жақсы өтсін !

Бұл жоба маған панельдерден жиналатын энергия мөлшерін бақылауға көмектеседі. Көміртегі іздерін азайту және тұрақты орта құру үшін жаңартылатын энергия көздеріне көбірек бет бұру үшін бір қадам жасайық:)